"Bottom-Up" Design of Nanostructured Conducting Polymer Thin Films
纳米结构导电聚合物薄膜的“自下而上”设计
基本信息
- 批准号:1006336
- 负责人:
- 金额:$ 36.4万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-07-01 至 2014-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
TECHNICAL SUMMARY:Effective control of nanoscale morphology of organic semiconducting polymer thin films is an important prerequisite for designing more efficient thin-film devices including organic light-emitting and photovoltaic devices. The current "top-down" paradigm to such devices is based on utilizing solution-based processing of soluble semiconducting polymers. This approach generally provides only modest control over nanoscale molecular organization and phase separations. A potentially transformative alternative to using solutions of pre-synthesized conjugated polymers would be a "bottom-up" approach to prepare surface-grafted thin films of conjugated polymers by surface-initiated polymerization of small-molecule monomers. The ultimate goal of this project is to develop a modular, bottom-up strategy to surface-immobilized nanostructured semiconducting polymer thin-film materials with hierarchically controlled molecular organization. This strategy includes a combination of nanosphere lithographic patterning with surface-initiated in situ polymerization through simple and efficient chemistries. The project focuses on the following specific aims: (1) studies on nanosphere lithography as a method to prepare nanopatterned immobilized monolayers of semiconducting polymer precursors; (2) development of methods to convert the precursor monolayers into surface-immobilized nanostructured films of semiconducting polymers by using chemical (such as metal-catalyzed living polymerization and/or "click" chemistry) or electrochemical approaches; (3) applying the outcomes of (1) and (2) to design a bottom-up modular strategy to preparation of bulk heterojunction thin-film solar cells. Realization of these goals is being done through broad-range fundamental studies on mechanisms and conditions of the surface-initiated polymerization aimed at improving both the molecular parameters of the conjugated polymers and bulk molecular organization in the thin films. The outcome of these studies may create a new paradigm for design of polymer thin-film materials for organic electronics through the efficient and precise control over molecular structure and nanoscale organization in the polymer films.NON-TECHNICAL SUMMARY:Despite the recent advances in the field of organic semiconducting polymers, it is still far from offering a real economically viable alternative to inorganic materials. This interdisciplinary project will directly impact the national energy security by developing new potentially promising approaches to preparing thin-film organic polymer materials for photovoltaic applications. This can potentially lead to efficient and reliable organic polymer solar cells. While this should be seen as a major practical outcome of this project, it is also aimed to contribute to development and fundamental understanding of surface-initiated polymerization, as well as processes of nanoscale organization in complex organic materials. The students will be trained in organic synthesis, device fabrication techniques, materials and device characterization, and will learn modern theoretical and computational methods. They will acquire and develop strong multidisciplinary skills and expertise required to be competitive in the current high-tech job market. Beyond that, students working on this project will be involved in a variety of ongoing broader activities with the goal to improve public awareness and appreciation of modern science and technology and its impact on people's lives, and create interest in science, especially to younger generations. This will be done through various community outreach programs such as lectures and demonstrations in public schools, with a particular emphasis on underperforming schools.
有机半导体聚合物薄膜的纳米级形态的有效控制是设计更有效的薄膜器件(包括有机发光和光伏器件)的重要先决条件。 目前这种器件的“自上而下”范例是基于利用可溶性半导体聚合物的基于溶液的加工。 这种方法通常仅提供对纳米级分子组织和相分离的适度控制。 使用预合成的共辄聚合物的溶液的潜在变革性替代方案将是通过小分子单体的表面引发聚合来制备共辄聚合物的表面接枝薄膜的“自下而上”方法。 本项目的最终目标是开发一种模块化的、自下而上的策略,以表面固定的具有分级控制分子组织的纳米结构半导体聚合物薄膜材料。 该策略包括通过简单有效的化学反应将纳米球光刻图案化与表面引发的原位聚合相结合。 该项目的具体目标如下:(1)研究纳米球光刻法作为制备半导体聚合物前体纳米图案化固定单分子膜的方法;(2)开发利用化学方法将前体单分子膜转化为表面固定半导体聚合物纳米结构膜的方法。(例如金属催化的活性聚合和/或“点击”化学)或电化学方法;(3)应用(1)和(2)的结果,设计自下而上的模块化策略来制备体异质结薄膜太阳能电池。 这些目标的实现是通过广泛的基础研究的机制和条件的表面引发的聚合,旨在改善共轭聚合物的分子参数和散装分子组织的薄膜。 这些研究的结果可能会创建一个新的范例,通过有效和精确的控制分子结构和纳米级组织的聚合物薄膜材料的有机electronics.NON-TECHNICAL摘要:尽管在有机半导体聚合物领域的最新进展,它仍然远远没有提供一个真实的经济可行的替代无机材料的设计。 该跨学科项目将通过开发新的潜在有前途的方法来制备用于光伏应用的薄膜有机聚合物材料,从而直接影响国家能源安全。 这可能导致高效和可靠的有机聚合物太阳能电池。 虽然这应该被视为该项目的主要实际成果,但它也旨在促进表面引发聚合的发展和基本理解,以及复杂有机材料中的纳米级组织过程。 学生将接受有机合成,器件制造技术,材料和器件表征方面的培训,并将学习现代理论和计算方法。 他们将获得和发展强大的多学科技能和专业知识,在当前的高科技就业市场上具有竞争力。 除此之外,从事该项目的学生将参与各种正在进行的更广泛的活动,目的是提高公众对现代科学和技术及其对人们生活的影响的认识和欣赏,并培养对科学的兴趣,特别是年轻一代。 这将通过各种社区外联方案来实现,如在公立学校举办讲座和示范,特别强调表现不佳的学校。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Evgueni Nesterov其他文献
Evgueni Nesterov的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Evgueni Nesterov', 18)}}的其他基金
Mechanistic and Exploratory Photochemistry with Plane-Polarized Light
平面偏振光的机理和探索性光化学
- 批准号:
2155026 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Continuing Grant
MRI: Acquisition of a 400 MHz NMR Spectrometer for Research and Education
MRI:采购 400 MHz NMR 波谱仪用于研究和教育
- 批准号:
2117776 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Standard Grant
Development of Controlled Polymerization for Hierarchically Organized Conjugated Polymers
多级共轭聚合物的受控聚合研究进展
- 批准号:
2004117 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Standard Grant
EAGER: Controlling Photochemistry via Spatially Selective Excitation
EAGER:通过空间选择性激发控制光化学
- 批准号:
1901671 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Standard Grant
"Higher Energy Gap" Control Principle in Fluorescent Conjugated Polymers
荧光共轭聚合物的“高能隙”控制原理
- 批准号:
1362686 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Conjugated Systems Displaying Tunable Energy Transfer: Fundamental Principles and Applications
职业:显示可调谐能量传输的共轭系统:基本原理和应用
- 批准号:
0547895 - 财政年份:2006
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
“Bottom-up”策略构筑金属纳米粒子-多孔有机聚合物复合催化材料
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:33 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
碳锰双功能催化剂低温协同脱除烧结烟气NOx与UP-POPs研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
基于MS/MS和UP-MMCA的新生儿甲基丙二酸血症二阶筛查新方法构建与临床应用研究
- 批准号:82101824
- 批准年份:2021
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
简便快速bottom-up法制备含氮空位中心的纳米金刚石晶体
- 批准号:
- 批准年份:2019
- 资助金额:60 万元
- 项目类别:面上项目
长效GnRHa“flare-up”效应通过AMPK通路抑制子宫腺肌症患者卵泡发育的机制
- 批准号:81801418
- 批准年份:2018
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于MOFs衍生的多孔纳米复合金属氧化物的制备及其低温催化降解UP-POPs机理研究
- 批准号:21777159
- 批准年份:2017
- 资助金额:64.0 万元
- 项目类别:面上项目
多功能载紫杉醇靶向磁性纳米粒UP-MNP-C11诊治动脉粥样硬化的实验研究
- 批准号:81270413
- 批准年份:2012
- 资助金额:70.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于MAS/UP模型的城市“四规合一”研究——以朝阳区为实证
- 批准号:71203212
- 批准年份:2012
- 资助金额:18.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
手性有机多孔材料:“Bottom-Up”策略实现手性有机小分子催化剂的多相化
- 批准号:21172103
- 批准年份:2011
- 资助金额:70.0 万元
- 项目类别:面上项目
Start-up验证试验建模与研究
- 批准号:70901008
- 批准年份:2009
- 资助金额:18.5 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Bottom-up Design and Optimization of Ferroelectric Van der Waals Heterostructure Electronics
铁电范德华异质结构电子器件的自下而上设计与优化
- 批准号:
RGPIN-2020-04070 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Bottom-up Design and Optimization of Ferroelectric Van der Waals Heterostructure Electronics
铁电范德华异质结构电子器件的自下而上设计与优化
- 批准号:
RGPIN-2020-04070 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Selenium-based electrocatalytic sensors for sensitive peroxynitrite detection in biological media: a bottom-up approach for functional interface design
用于生物介质中敏感过氧亚硝酸盐检测的硒基电催化传感器:功能界面设计的自下而上方法
- 批准号:
10799038 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Bottom-up computational design of hybrid 2D/3D nanostructures
混合 2D/3D 纳米结构的自下而上计算设计
- 批准号:
RGPIN-2017-05187 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Selenide-based electrocatalytic sensors for sensitive peroxynitrite detection in biological media: a bottom-up approach for functional interface design
用于生物介质中敏感过氧亚硝酸盐检测的硒化物电催化传感器:功能界面设计的自下而上方法
- 批准号:
10203223 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Bottom-up design of virus capsids using tiling
使用平铺的病毒衣壳自下而上设计
- 批准号:
20K21380 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Bottom-up computational design of hybrid 2D/3D nanostructures
混合 2D/3D 纳米结构的自下而上计算设计
- 批准号:
RGPIN-2017-05187 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
A bottom-up approach to the rational design of new bioluminescence emitters
新型生物发光发射器合理设计的自下而上方法
- 批准号:
EP/T011637/1 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Research Grant
Bottom-up Design and Optimization of Ferroelectric Van der Waals Heterostructure Electronics
铁电范德华异质结构电子器件的自下而上设计与优化
- 批准号:
RGPIN-2020-04070 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Design of cooperative active sites via bottom-up alloy synthesis
通过自下而上合金合成设计协同活性位点
- 批准号:
20K22467 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 36.4万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up